ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА» <...> С.О. НЕКРАСОВА, А.А. ДИДЕНКО, В.В. БИРЮК
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПАКЕТА STAR-CD
В ЗАДАЧАХ ГИДРОГАЗОДИНАМИКИ
Часть I. <...> ISBN 5-7883-0489-X
Изложены основы использования информационных технологий механики в ракурсе применения инженерного пакета STAR-CD для расчета
задач гидрогазодинамики, приведен пример его использования в лабораторном практикуме. <...> Пособие содержит описание и инструкции по всем основным этапам осуществления CFD моделирования в рамках данного пакета STAR-CD, что позволяет освоить широкий круг прикладных задач гидрогазодинамики. <...> Создание двухмерной сетки с помощью шаблонов ...... 18 <...> Расчеты устойчивых состояний
с использованием алгоритма PISO (метод итераций)............... 52 <...> Система включает в себя основной код расчета, STAR
(название STAR от Simulation of Turbulent flow in Arbitrary Regions), а также коды для пре-процессора и постпроцессора,
PROSTAR. <...> PROSTAR – это интерактивный, командно- и с помощью
меню управляемый комбинированный пре-процессор и постпроцессор с функцией он-лайн помощи. <...> Его основные функции
включают в себя:
• Моделирование Геометрии и Создание Сетки
• Описание Проблемы (например, задание свойств жидкости, граничных условий, параметров контроля и т.д.) <...> ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ CFD МОДЕЛИРОВАНИЯ
В ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ГИДРОДИНАМИКЕ
Цель данного раздела – познакомить пользователя с наиболее важными вопросами, с которыми он столкнется при постановке и решении задач по термогидравлике с использованием
CFD кода. <...> Этап 2 – Задание модели течения с использованием PROSTAR
Основные задачи на данном этапе:
• Создание расчетной сетки для отображения области течения (модельная геометрия). <...> • Определение расположения и описания границ, а для задач по моделированию неустановившихся течений – дальнейшее описание переходных граничных условий и шагов <...>
Использование_STAR-CD._Начальный_курс.pdf
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА»
С.О. НЕКРАСОВА, А.А. ДИДЕНКО, В.В. БИРЮК
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПАКЕТА STAR-CD
В ЗАДАЧАХ ГИДРОГАЗОДИНАМИКИ
Часть I. НАЧАЛЬНЫЙ КУРС
Утверждено Редакционно-издательским советом
университета в качестве учебного пособия
САМАРА
Издательство СГАУ
2006
Стр.1
УДК 004.9
ББК 32.97
Н48
А
Н
Инновационная образовательная программа
«Развитие центра компетенции и подготовка
специалистов мирового уровня в области аэрокосмических
и геоинформационных технологий»
Рецензент д-р техн. наук, проф. А. Г. Ш а х о в
Некрасова С.О.
Использование пакета STAR-CD в задачах гидрогазодинамики.
Н48
Часть I. Начальный курс : учеб. пособие / С.О. Некрасова, А.А. Диденко,
В.В. Бирюк. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2006. –
125 с. : ил.
ISBN 5-7883-0489-X
Изложены основы использования информационных технологий механики
в ракурсе применения инженерного пакета STAR-CD для расчета
задач гидрогазодинамики, приведен пример его использования в лабораторном
практикуме. Пособие содержит описание и инструкции по всем основным
этапам осуществления CFD моделирования в рамках данного пакета
STAR-CD, что позволяет освоить широкий круг прикладных задач гидрогазодинамики.
Учебное
пособие предназначено для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по специальностям 160301 – «Авиационные двигатели
и энергетические установки», 160302 – «Ракетные двигатели», 140501
– «Двигатели внутреннего сгорания», по учебной дисциплине «Механика
жидкости и газа». Может быть полезно аспирантам, инженерам и научным
работникам.
УДК 004.9
ББК 32.97
ISBN 5-7883-0489-X
© Некрасова С.О., Диденко А.А.,
Бирюк В.В., 2006
© Самарский государственный
аэрокосмический университет, 2006
2
П
Р
И
О
Р
И
Т
Т
К
Е
Т
Н
Ы
Е
Н
А
Н
Ц
И
О
Л
Ь
Ы
Е
П
Р
О
Е
Ы
Стр.2
СОДЕРЖАНИЕ
Введение...................................................................................................... 5
1. Основные принципы CFD моделирования
в вычислительной гидродинамике............................................................ 9
2. Пространственное описание и дискретизация объема...................... 12
2.1. Определение области решения ................................................... 12
2.2. Построение сетки......................................................................... 13
2.3. Создание сетки – основные подходы......................................... 14
2.3.1. Построение простых сеток............................................... 14
2.3.2. Экструзия .......................................................................... 16
2.3.3. Создание двухмерной сетки с помощью шаблонов ...... 18
2.3.4. Блочный метод построения ............................................. 20
3. Задание параметров течения и свойств материала ............................ 25
3.1. Природа течения .......................................................................... 25
3.2. Теплофизические свойства.......................................................... 26
3.3. Силовые поля и источники энергии........................................... 26
3.4. Задание свойств и термофизических моделей
с помощью панелей STAR GUIde .............................................. 27
3.4.1. Задание тепловых опций.................................................. 30
3.4.2. Задание молекулярных свойств среды ........................... 31
3.4.3. Задание термофизической модели .................................. 37
3.4.4. Задание контрольных и опорных данных для модели .. 39
3.4.5. Задание свойств дополнительных скаляров................... 40
3.4.6. Задание свойств для среды – твердое тело..................... 41
4. Начальные условия............................................................................... 43
5. Описание границ................................................................................... 45
5.1. Положение границы..................................................................... 45
5.2. Граничные условия...................................................................... 46
6. Контроль над численным решением................................................... 49
6.1. Выбор процедуры решения......................................................... 49
6.2. Расчет переходных процессов с использованием
алгоритма PISO............................................................................. 50
6.3. Расчеты устойчивых состояний
с использованием алгоритма PISO (метод итераций)............... 52
6.4. Расчеты устойчивых состояний с использованием
алгоритма SIMPLE........................................................................ 53
6.5. Расчеты стационарных течений с использованием
алгоритма SIMPISO..................................................................... 54
6.6. Влияние ошибок округления ...................................................... 55
6.7. Выбор решателя линейных уравнений....................................... 56
3
Стр.3